TW202323966A - 具有自動聚焦、自動變焦和自動照明系統的小型長程成像引擎 - Google Patents

Abstract

本案揭示具有自動聚焦、自動變焦和自動照明系統的小型長程成像引擎。本文揭示實現具有自動聚焦、自動變焦和自動照明的微型長程成像引擎的方法和系統。一種示例方法包括由微處理器檢測瞄準光圖案在該FOV內的存在；由該微處理器並回應於該檢測，基於該瞄準光圖案在該FOV中的位置來決定物件在該FOV中的目標距離，該目標距離是從該成像引擎到該物件的距離；由該微處理器使得可變焦光學元件基於該目標距離聚焦在該物件上；回應於由該微處理器做出第一決定結果，基於該目標距離選擇多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式；及回應於由該微處理器做出第二決定結果，基於該目標距離選擇多種照明模式中的一種照明模式。

Description

具有自動聚焦、自動變焦和自動照明系統的小型長程成像引擎

本案涉及具有自動聚焦、自動變焦和自動照明系統的小型長程成像引擎。

工業掃瞄器及/或條碼讀取器可用於倉庫環境及/或其他類似設置。這些掃瞄器可用於掃瞄條碼和其他物件。在一些環境中，可能期望能夠跨越寬距離範圍（諸如從幾英寸到幾十英尺或更大）掃瞄或解析條碼（例如，5毫米到100毫米寬，代碼128條碼）的高功率掃瞄器。此類系統需要更大的光學裝置（例如，成像透鏡系統的總直徑大於約6毫米）以滿足性能需求，但是在透鏡系統具有特定尺寸同時受到殼體和底架的總尺寸的約束之間仍然存在折衷。此外，緊湊型成像系統需要光學裝置的高精度對準以防止可能導致掃瞄速率的效率降低的光學失真或設備故障。此外，在各種環境中，在寬距離範圍內準確地掃瞄條碼需要適當的聚焦、照明和變焦能力。

因此，需要具有改進功能的改進附件。

在實施例中，本發明是一種使用具有成像元件的成像引擎以用於測距和用於檢測和成像物件的方法，該成像元件具有視場。該方法包括由微處理器檢測瞄準光圖案在該FOV內的存在；由該微處理器並回應於該檢測，基於該瞄準光圖案在該FOV中的位置來決定物件在該FOV中的目標距離，該目標距離是從該成像引擎到該物件的距離；由該微處理器使得可變焦光學元件基於該目標距離聚焦在該物件上；回應於由該微處理器做出第一決定結果，基於該目標距離選擇多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式；及回應於由該微處理器做出第二決定結果，基於該目標距離選擇多種照明模式中的一種照明模式。

在該實施例的變型中，該多種變焦操作模式包括以下各項中的至少兩種：（i）圖像圖元組合模式，（ii）圖像裁剪模式和（iii）圖像交錯模式。

在該實施例的另一變型中，選擇該多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式包括：回應於決定該目標距離小於較低閾值，選擇該圖像圖元組合模式；回應於決定該目標距離大於較高閾值，選擇該圖像裁剪模式；及回應於決定該目標距離在該較低閾值與該較高閾值之間，選擇該圖像交錯模式。

在該實施例的又一變型中，該較低閾值為至多12英寸，並且該較高閾值為至少24英寸。

在該實施例的仍又一變型中，該多種照明操作模式包括以下各項中的至少兩種：（i）功率節約模式，（ii）近照明模式和（iii）遠照明模式。

在該實施例的另一變型中，選擇該多種照明操作模式中的一種照明操作模式包括：回應於決定該目標距離小於較低閾值，選擇該功率節約模式；回應於決定該目標距離大於較高閾值，選擇該遠照明模式；及回應於決定該目標距離在該較低閾值與該較高閾值之間，選擇該近照明模式。

在該實施例的又一變型中，該較低閾值為至多12英寸，該較高閾值為至少24英寸。

在該實施例的又一變型中，該微處理器在做出決定結果之後經過預定延遲時間段之後傳送信號以使得該成像引擎改變為該多種照明操作模式中的一種照明操作模式。

在該實施例的另一變型中，該微處理器決定在該預定延遲時間段期間改變為該多種照明操作模式中的不同的一種照明操作模式，並且該方法進一步包括在傳送該信號之前，基於該多種照明操作模式中的不同的一種照明操作模式來改變該信號；及回應於更新而重置該預定延遲時間段。

在該實施例的又另一變型中，該可變焦光學元件是滾珠軸承電機透鏡。

在該實施例的仍又另一變型中，該對像是條碼，並且進一步包括：裁剪包括該條碼的感興趣區域（ROI）以及解碼該條碼。

在該實施例的另一變型中，該方法進一步包括在與該微處理器通訊地耦合的顯示器上向使用者顯示該目標距離。

在另一實施例中，本發明是一種用於測距和檢測物件的成像引擎，該成像引擎具有成像元件，該成像元件具有視場。該成像引擎包括可變焦光學元件，該可變焦光學元件沿著光軸設置以接收來自感興趣的對象的光；成像感測器，該成像感測器沿著該光軸設置以接收來自該可變焦光學元件的光；數位變焦模組，該數位變焦模組被配置為修改從該成像感測器接收的圖像；瞄準模組，該瞄準模組被配置為產生和引導瞄準光圖案；照明模組，該照明模組被配置為提供沿著第一照明軸的第一照明和沿著第二照明軸的第二照明，該第二照明軸與該第一照明軸不同軸；及微處理器和儲存機器可讀取指令的電腦可讀取媒體，該機器可讀取指令在被執行時使得該成像引擎：檢測該瞄準光圖案在該FOV內的存在；回應於該檢測，基於該瞄準光圖案在該FOV中的位置來決定該物件在該FOV中的目標距離，該目標距離是從該成像引擎到該物件的距離；回應於做出第一決定結果，基於該目標距離選擇多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式；及回應於做出第二決定結果，基於該目標距離選擇多種照明操作模式中的一種照明操作模式；其中該可變焦光學元件、該數位變焦模組、該瞄準模組和該照明模組通訊地耦合到該微處理器。

在該實施例的變型中，選擇該多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式包括：回應於決定該目標距離小於較低閾值，選擇圖像圖元組合模式；回應於決定該目標距離大於較高閾值，選擇圖像裁剪模式；及回應於決定該目標距離在該較低閾值與該較高閾值之間，選擇圖像交錯模式。

在該實施例的另一變型中，該數位變焦模組被配置為回應於選擇該圖像圖元組合模式，使用以下各項中的至少一項對該圖像的圖元進行圖元組合：2×2圖元組合，3×3圖元組合或4×4圖元組合。

在該實施例的又另一變型中，該數位變焦模組被配置為回應於選擇該圖像裁剪模式，裁剪該圖像的大小為該圖像的至少四分之一的一部分。

在該實施例的又另一變型中，該數位變焦模組以至少3百萬圖元的解析度接收該圖像，並以0.5至2百萬圖元的範圍內的解析度對該圖像進行變焦。

在該實施例的另一變型中，選擇該多種照明模式中的一種照明模式包括：回應於決定該目標距離小於較低閾值，選擇降低的功率模式；回應於決定該目標距離大於較高閾值，選擇遠照明模式；及回應於決定該目標距離在該較低閾值與該較高閾值之間，選擇近照明模式。

在該實施例的又另一變型中，選擇該變焦操作模式包括：回應於決定該目標距離小於第一較低閾值，選擇圖像圖元組合模式；回應於決定該目標距離大於第一較高閾值，選擇圖像裁剪模式；及回應於決定該目標距離在該第一較低閾值與該第一較高閾值之間，選擇圖像交錯模式；並且其中選擇該照明操作模式包括：回應於決定該目標距離小於第二較低閾值，選擇降低的功率模式；回應於決定該目標距離大於第二較高閾值，選擇遠照明模式；及回應於決定該目標距離在該第二較低閾值與該第二較高閾值之間，選擇近照明模式。

在該實施例中的仍又另一變型中，該第一較高閾值和該第二較高閾值相等。

在該實施例中的另一變型中，該第一較高閾值和該第二較高閾值為至少40英寸，該第一較低閾值為至多8英寸，並且該第二較低閾值為至多24英寸。

在該實施例中的又另一變型中，該成像感測器是滾動快門感測器，該滾動快門感測器被配置以至少（i）第一狀態和（ii）第二狀態操作，在該第一狀態中該滾動快門感測器的混淆器混淆沿著該光軸傳播的大部分輻射，在該第二狀態中該滾動快門感測器的該混淆器透射沿著該光軸傳播的大部分輻射。

在該實施例中的仍又另一變型中，該滾動快門感測器通訊地耦合到該微處理器，並且該機器可讀取指令在被執行時進一步使得該成像引擎使該滾動快門感測器在該第一狀態和該第二狀態之間轉換。

在該實施例中的另一變型中，該滾動快門傳感器具有至多2.0微米的圖元尺寸。

在該實施例的又另一變型中，該照明模組包括至少：第一照明源，該第一照明源被配置為提供該第一照明；第二照明源，該第二照明源被配置為提供該第二照明；準直器元件，該準直器元件被配置為準直該第一照明和該第二照明；及微透鏡陣列元件，該微透鏡陣列元件被配置為從該準直器元件接收該第一照明和該第二照明，並且進一步提供第一輸出照明場和第二輸出照明場。

在該實施例的仍另一變型中，該第一照明源包括第一白色LED，並且該第二照明源包括第二白色LED。

在該實施例的另一變型中，該第一輸出照明場與該圖像的第一修改相對應，並且該第二輸出照明場與該圖像的第二修改相對應。

在該實施例的仍另一變型中，該第一輸出照明場或該第二照明場中的至少一者在沒有環境光的情況下延伸至少170英寸。

在該實施例的又另一變型中，該瞄準模組至少包括光束源元件，該光束源元件具有用於從出射表面產生瞄準光圖案的光束源，其中該出射表面限定輸入光將沿其傳播的中心軸；及準直器元件，該準直器元件具有限定傾斜軸的透鏡組，其中該傾斜軸具有相對於該中心軸的傾斜角度，並且該透鏡組被定位為將該瞄準光圖案從該中心軸線偏轉到該傾斜軸上。

在該實施例的另一變型中，該瞄準模組以脈衝鐳射驅動模式產生並引導該瞄準光圖案。

在該實施例的又另一變型中，該瞄準光圖案具有至少505奈米和至多535奈米的波長。

在該實施例的又另一變型中，該可變焦光學元件是滾珠軸承電機透鏡。

在該實施例的另一變型中，該滾珠軸承電機透鏡具有至少2.0毫米的光瞳直徑和從3英寸到無限遠的焦距範圍。

在該實施例的又另一變型中，該感興趣對像是條碼，並且其中該機器可讀取指令在被執行時進一步使得該成像引擎解碼該條碼。

在該實施例的仍又另一變型中，該系統進一步包括通訊地耦合到該微處理器的顯示器，其中該機器可讀取指令在被執行時進一步使得該成像引擎在該顯示器上向使用者顯示該距離。

在該實施例的仍又另一變型中，該成像引擎進一步包括底架，該底架包括限定至少一個空腔的主體，其中該可變焦光學元件、該成像感測器、該數位變焦模組、該瞄準模組、該照明模組以及該微處理器和電腦可讀取媒體中的每一者都至少部分地設置在該至少一個空腔內。

在該實施例的又一個變型中，該成像感測器是單個成像感測器。

整體來說，根據這些不同的實施例，提供了一種具有降低的尺寸需求和寬範圍的自動聚焦距離的高性能自動聚焦條碼掃瞄器。掃瞄器還包含光學對準功能，該光學對準功能提供成像光學裝置的極高精度對準，從而允許使用更小、更緊湊的透鏡和光學元件。此外，該掃瞄器包含瞄準單元，該瞄準單元使用緊湊的、薄型（low-profile）的元件來產生瞄準光束或瞄準圖案，該元件保護瞄準單元不受瞄準光束的有害背向反射，背向反射原本可以使得緊湊型掃瞄器和允許在幾乎沒有環境光的情況下對目標成像的照明單元閃光。為了精確地聚焦及/或變焦目標並控制照明和瞄準單元，掃瞄器的控制器根據被掃瞄目標的距離來操作和調整各種模組。

特別地，期望能夠提供高解析度圖像擷取以用於長距離上的條碼讀取及/或測距的微型成像引擎。現有的引擎使用多個相機來實現不同的視場（FOV），需要更大且效率更低的設備。因此，單個成像感測器系統優於現有引擎。為了實現足夠小的圖元FOV以允許此類系統的長讀取範圍，需要照明系統來提供用於成像的光。雖然成像引擎中透鏡的光瞳增加可以提高效率，但此類增加需要自動聚焦能力來減輕由此導致的焦深降低。因此，下文 描述具有單個成像感測器、可變聚焦透鏡和控制器及/或微處理器以控制變焦、瞄準和聚焦功能的成像引擎。

轉向附圖，提供了用於擷取出現在成像視場（FOV）中的物件的至少一個圖像的成像引擎設備100或掃瞄引擎。成像引擎設備100包括電路板102、與電路板102可操作地耦合的成像系統110和底架150。此外，系統100包括瞄準系統或瞄準模組170和照明系統或照明模組180，以及用於説明擷取物件的一或多個圖像的任何數量的附加部件。

電路板102可包括用於通訊地耦合及/或控製成像引擎設備100的各種電氣部件的任何數量的電氣及/或機電部件（例如，電容器、電阻器、電晶體、電源等）。例如，電路板102可包括圖2中所示的任何數量的部件安裝部分103，以接收部件（例如，成像系統110）以與其可操作地耦合，並且可附加地包括用於將電路板102與掃瞄器殼體（未示出）固定在一起的板安裝區域104。在圖2所示的示例中，電路板102進一步包括第一柔性尾部連接器105和第二柔性尾部連接器106。如將要討論的，第一柔性尾部連接器105用於將設置在底架150內的部件與電路板102通訊地耦合，而第二柔性尾部連接器106用於將電路板102與成像系統110的部分及/或瞄準模組170通訊地耦合。

特別地，成像系統110可以通訊地耦合到電路板102的控制器107。在一些實現方式中，成像系統110的光學感測器從成像系統110中的一或多個透鏡接收光，並且作為響應，將諸如一或多個圖像的資料傳送到控制器107或經由控制器107傳送。控制器107可使得成像系統110或成像系統110的數位變焦模組108對一或多個圖像中的一些或全部圖像進行數位變焦。取決於實現方式，一或多個圖像可具有400萬圖元的解析度，並且變焦可產生具有100萬圖元的解析度的圖像，以供控制器107分析。本領域技藝人士將理解，百萬圖元是感測器的近似解析度，並覆蓋一系列潛在圖元尺寸。在一些實現方式中，控制器107可使得成像系統110的數位變焦模組108以多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式操作。在一些實現方式中，數位元元元變焦模組108可以指在控制器107上實現的軟體模組，該軟體模組使得成像系統110執行特定功能。取決於實現方式，一些操作模式包括圖元組合模式（binning mode）、裁剪模式和交錯模式。成像系統110可通過對圖像中的圖元進行圖元組合（例如，以2×2圖元正方形進行圖元組合）而以圖元組合模式操作。類似地，成像系統110可通過裁剪圖像的ROI（例如，圖像的四分之一）以裁剪模式操作。成像系統110還可通過將圖元組合模式操作和裁剪模式操作組合來以交錯模式操作。控制器107如下文關於圖10更詳細地描述的那樣來決定模式。

成像系統110還與電路板102可操作地耦合。成像系統110包括自動聚焦系統或自動聚焦模組220和後透鏡保持架112，兩者都包含用於成像的透鏡。在一些實現方式中，自動聚焦模組220包括可變焦光學元件。取決於實現方式，用於成像的透鏡可以是可變焦光學元件或可以包括可變焦光學元件。在優選實施例中，可變焦光學元件是由滾珠軸承電機透鏡或音圈電機（VCM）致動器（即，VCM透鏡）操作及/或調整的透鏡。在可變焦光學元件是滾珠軸承電機或VCM透鏡的實現方式中，滾珠軸承電機或者VCM透鏡可以具有至少2.0毫米的光瞳直徑和從3.0英寸無限延伸（即，到光學無窮遠）的聚焦範圍。在進一步的實施例中，可變焦光學元件可以是具有類似調焦能力的任何透鏡或光學元件，諸如液體透鏡、T形透鏡、滾珠軸承聚焦致動器和本領域已知的任何其他類似透鏡。取決於實現方式，控制器107可以控制自動聚焦模組220及/或可變焦光學元件。

自動聚焦模組220與後透鏡保持架112相鄰定位及/或與後透鏡保持架112可操作地耦合。後透鏡保持架112為大致中空的主體的形式，該大致中空的主體限定下部112a、上部112b和在下部112a與上部112b之間延伸的側壁112c。後透鏡保持架112可以具有任何數量的特徵（諸如形狀及/或切口113），使得側壁112c具有大致均勻的厚度，儘管其具有對應於設置在其中的一或多個透鏡的形狀的特定形狀。這些切口113減少了後透鏡保持架112的總重量，並且，由於側壁112c的均勻厚度，與具有不同厚度的透鏡保持架相比，後透鏡保持架112更易於製造（例如，通過注塑機模製）。

在一些示例中，後透鏡保持架112經由部件安裝部分103與電路板102耦合。作為非限制性示例，部件安裝部分103可以是襯墊的形式，後透鏡保持架112的下部112a壓在襯墊上。部件安裝部分103可包括黏合劑以幫助將後透鏡保持架112固定到電路板102。在其他示例中，部件安裝部分103可包括任何數量的電互連件，其接收與後透鏡保持架112設置或以其他方式耦合在一起的相對應的電互連件。其他示例是可能的。

接下來參考圖3，後透鏡保持架112進一步包括位於側壁112c的外周上的透鏡保持架安裝部分114。透鏡保持架安裝部分114包括任何數量的上凸片116和任何數量的下凸片120。如圖2和圖3所示，上凸片116中的每一個上凸片116包括大致平坦的面對表面116a、與面對表面116a相鄰定位的彎曲上表面116b、與彎曲上表面116b相鄰定位的傾斜表面116c，以及與面對表面116a、彎曲上表面116b和傾斜表面116c相鄰定位的內側壁116d。在所示的示例中，上凸片116中的每一個上凸片116的相應內側壁116d被佈置為使得它們彼此面對。傾斜表面116c是相對於面對表面116a形成近似30°的角度的大致平坦的表面。然而，合適角度的其他示例也是可能的。

上凸片116中的每一個上凸片116由空腔117分隔開，空腔117至少部分地由內側壁116d限定。空腔117進一步由下凸片120限定，下凸片120包括大致平坦的面對表面120a、與面對表面120b相鄰定位的上表面120b，以及與上表面120b相鄰定位的傾斜表面120c。傾斜表面120c是相對於面對表面120a形成近似30°的角度的大致平坦的表面。然而，合適角度的其他示例也是可能的。此外，雖然下凸片120的上表面120b被示出為大致平坦的表面，但在一些示例中，下凸片120的上表面120b可以是彎曲的。如此配置，空腔117至少部分地由上凸片116的內側壁116d、側壁112c和下凸片120的傾斜表面120c限定。在一些示例中，空腔117的寬度可以從上部112b到下部112a逐漸減小。透鏡保持架安裝部分114還包括被配置為允許光到透鏡或透鏡組的視窗266。在一些實現方式中，視窗266包括至少包括外殼266a和內殼266b。在進一步的實現方式中，附接到視窗266或視窗266的一部分的透鏡由致動器（諸如VCM致動器或滾珠軸承聚焦致動器）控制。在仍進一步的實現方式中，視窗266可基於來自控制器107的指令在打開狀態、關閉狀態或部分打開狀態下操作。取決於實現方式，視窗266可以是滾動快門透鏡條碼讀取器的一部分，如下文關於圖7所述。

底架150可由剛性材料（諸如金屬或金屬合金（例如鋅））構成。底架150包括主體151，主體151限定部件可被部分或完全設置於其中的任何數量的空腔152。例如，瞄準模組170及/或照明模組180可以至少部分地設置在底架150的空腔152內。瞄準模組170可包括用於產生圖案或類似視覺指示（諸如瞄準點）的部件，以説明標識成像系統110瞄準的位置。在一些示例中，瞄準模組170可包括基於雷射器及/或發光二極體（「LED」）的照明源。照明模組180説明照明成像系統110的期望目標，以準確地擷取期望的圖像。照明模組180可包括LED或LED佈置、透鏡等。瞄準模組170和照明模組180在下文參考圖6和圖8更詳細地描述。

底架150的主體151可包括凹部153，凹部153適於接收第一柔性尾部連接器105的一部分（例如，子板或互連構件）。底架150進一步包括設置或定位在空腔150的主體151的外周上的底架安裝部分154。底架安裝部分154進一步包括任何數量的上鉤156和任何數量的下鉤160。

參考圖4，第二柔性尾部連接器106包括安裝開口106a和多個互連件106b。後透鏡保持架112包括從後透鏡保持架112向上突起的柔性固定凸片122。柔性固定凸片122包括在朝向自動聚焦模組220的方向上成角度的傾斜的接合表面122a。當將自動聚焦模組220與電路板電耦合時，第二柔性尾部連接器106被向上推動，並且安裝開口106a與柔性固定凸片122對準。因為柔性固定凸片122的接合表面122a朝向自動聚焦模組220成角度，所以互連件106b被移動或定位為抵靠定位在自動聚焦模組200上的相對應互連件220a，從而將自動聚焦模組220與電路板102通訊地耦合。在一些示例中，柔性固定凸片122可包括用於保持第二柔性尾部連接器106的凹口或其他特徵。

如此配置且如圖4和圖5所示的，與被底架150的主體151約束相比，本文所述的成像系統110可佔據底架150的相對的大的、平坦安裝表面之間的整個可用高度。此外，代替於底架150直接安裝到電路板102，成像系統110安裝到電路板102，同時底架150與成像系統110耦合。有利地，此類佈置將設置在底架150內的瞄準模組170和照明模組180的熱量與安裝在電路板102上的光學感測器隔離，同時也為成像系統110提供附加的光學路徑長度。

圖6圖示瞄準模組170的示例實現方式。瞄準模組170被配置為產生瞄準光圖案，以在成像引擎設備100的操作期間充當使用者的視覺引導，特別是用於成像系統110和照明模組180的精決定位。在一些實現方式中，瞄準光圖案是瞄準光束。儘管一般的瞄準元件能夠產生明亮的中心瞄準點或圖案，但它們通常在偏離照明模組視場和成像系統視場的軸上進行。並且對於瞄準元件被設計為傾斜瞄準光束的軸的配置，該配置太大，需要楔形物或類似的光學裝置，以與諸如本文所述的那些集成掃瞄器組件相容。相反，在各種示例中，瞄準模組提供了能夠在不增加集成掃瞄器元件的總高度的情況下產生瞄準點或瞄準光圖案軸傾斜的小堆疊高度設計。

在圖6的示例中，瞄準模組170包括光束源元件202，光束源元件202具有框架204，框架204具有安裝板206，光束源208定位在安裝板206上。光束源208可以是基於雷射器或LED的光束源。在一些示例中，光束源208是垂直發射光束源，諸如垂直腔面發射雷射器。在一些示例中，光束源208是側發射光束源或邊緣發射光束源。取決於實現方式，瞄準模組170可引導光束源208以具有設定或可變頻率的脈衝鐳射驅動模式產生瞄準光圖案及/或光束。在一些實現方式中，脈衝鐳射驅動器模式以20 Hz、40 Hz、60 Hz、80 Hz或100 Hz的頻率對雷射器進行脈衝。

在進一步的實現方式中，瞄準光圖案可以是紅色（例如，瞄準光圖案具有630奈米至670奈米的波長）或綠色（例如，瞄準光圖案具有505奈米至535奈米的波長）。取決於實現方式，瞄準光圖案可被限制為小於或等於1毫瓦但在至少40英寸的距離處在陽光下可見的平均功率。

框架204可以是具有可安裝到安裝板211的安裝表面214的安裝表面210的集成件，安裝板211可以與底架212一起形成或附接到底架212以用作底架安裝部分。在其他示例中，框架204可在沒有安裝板211的情況下直接安裝（例如，膠合或壓入）在底架212上。例如，下空腔221的壁的尺寸可被設計為接收框架204的安裝板206並將框架204固定地保持在適當位置。在一些示例中，安裝板211及/或安裝板206可以為雷射器208提供散熱功能。

框架204包括對雷射器208進行環境密封並且與開口216相鄰定位的透明視窗215，該透明視窗215用作沿著光束軸218提供所產生的瞄準光圖案的孔徑。框架204位於底架212的下空腔221內。在一些示例中，下空腔221可以在上端使用透明視窗（未示出）進行環境密封。底架212進一步包括具有底架安裝部分（表面）225的外空腔223，準直器元件222可以在組裝期間放置在底架安裝部分（表面）225上，並通過黏合劑（諸如圍繞元件222的下外邊緣的UV固化黏合劑227）保持在適當位置。此外，透明視窗248可以安裝在底架212的出口端，在準直器組件上方，以用於如下所述沿著傾斜軸透射瞄準圖案。

準直器元件222是具有主體224的低輪廓元件，主體224具有外表面224A和與外表面224A平行的內表面224B。準直器元件進一步包括定位在外表面224A與內表面224B之間的透鏡組226。更具體地，透鏡組226限定傾斜軸228。在所示的示例中，該傾斜軸228相對於平行的外表面224A和內表面224B形成銳角。此外，傾斜軸228限定了相對於光束軸218的傾斜角度α，光束軸218也可以被視為中心軸。此外，透鏡組226相對於光束源208定位，使得沿著光束軸218入射的瞄準光圖案及/或光束被透鏡組226偏轉到傾斜軸228上。在各種示例中，傾斜角度α由運算式α ＞ 0.5*atan(h/F)約束，其中F是透鏡組226的焦距，並且h是光束源208的間隙高度，使得防止目標光圖案及/或光束從出射視窗反射回光束源208。

在各種示例中，透鏡組226包括出口端處的第一透鏡230和入口端處的第二透鏡232。透鏡230和透鏡232兩者都可以傾斜，這意味著具有相對於光束軸218傾斜的中心共用軸。在一些示例中，第一透鏡230和第二透鏡232中的一者或兩者是半球形透鏡，這意味著其表面輪廓具有由球體或圓柱體形成的至少一部分的透鏡。在一些示例中，第一透鏡230和第二透鏡232中的一者或兩者是非球面透鏡，這意味著其表面輪廓不是球體或圓柱體的一部分。在一些示例中，透鏡組226可由具有傾斜成與軸228平行的中心軸的雙凸透鏡形成。在一些示例中，透鏡組226可由具有對稱非球面的透鏡形成，其中第一透鏡230和第二透鏡232具有非球面曲率。在其他示例中，第二透鏡232轉而被實現為大致平坦的表面，例如，傾斜的平坦面。在各種示例中，透鏡組226由主體224一體地形成，使得其為連續件。

如圖6所示，在各種示例中，光學元件236是衍射光學元件並且可具有平坦的外表面236A和內表面236B處的衍射元件，內表面236B被定位為接收來自透鏡組226的輸入光束。因此，密封黏合劑238不僅將光學元件236保持在凹部234中，而且還提供了防止位於內表面236B處的衍射元件被污染的環境密封。在其他示例中，光學元件236可以是折射光學元件或衍射和折射元件的組合。光學元件236被配置為將輸入光束轉換為在透鏡組226的焦距處出現的瞄準圖案。這種配置提供了緊湊的設計，同時仍然允許在遠場處將輸入光束轉換為複雜的光束或瞄準光圖案，其中此類圖案可以是幾何形狀，諸如正方形、矩形、圓形等。但也有更複雜的形狀，諸如徽標、文字、圖片等。作為透鏡組226的一部分的光學元件236可進一步與非球面230協調，以使入射輸入光束準直並且傾斜光束的傳播軸。光學元件保持器243（也稱為眼睛安全保持器）（例如，使用黏合劑）固定到上表面224A，以提供防止光學元件236從瞄準模組170脫離的進一步保護。保持器243可包括被定位為和尺寸設計為允許經偏轉的瞄準光束或瞄準光圖案的透射的孔徑，其中保持器243的其餘部分可以是不透明的。例如，保持器243可由黑色材料或其他不透明媒體或甚至部分透射媒體（諸如漫射器）形成。因此，保持器243允許經偏轉的瞄準光圖案通過其孔徑，但以其他方式阻擋背向反射和雜散光進入下空腔221並照射到雷射器208或使其最小化。因此，保持器243防止雜散光引起寄生反射和亮度閃光。在黏合劑238失效的情況下，保持器243附加地防止光學元件236處於經偏轉的瞄準光束或瞄準光圖案的路徑中。在一些示例中，光學元件保持器243進一步包括定位在其上以允許外部電路決定視窗本身是否已經移位（例如，回應於接收到的信號、所測量的阻抗的變化或其他電檢測）的感測電極，從而向操作員提供警告信號。

在各種示例中，光束形成孔徑240首先放置在凹部234中，以提供透鏡組222對外來離軸背向散射光、環境光或其他照明的遮罩。然後可以將光學元件236放置在該孔徑240的頂部。

參考圖7，圖示示例滾動快門感測器系統300，其使用混淆元件或混淆器303作為滾動快門感測器系統300來操作，以用於對感興趣物件302成像。混淆器303沿著成像感測器325的視場320的光學路徑A設置在殼體305內。取決於實現方式，混淆器303可以是物理外部光學或機械快門。在此類實現方式中，混淆器303增強了滾動快門感測器系統300的性能。在進一步的實現方式中，混淆器303是成像感測器325的一部分，並允許滾動快門感測器系統300用作滾動快門感測器系統300。在其他實現方式中，不存在混淆器303，而是使用電子裝置（例如，通過過濾掉由成像感測器接收的光）來操作滾動快門感測器系統300。

在一些實現方式中，殼體305被包含在後透鏡保持器112內及/或後透鏡保持器112的一部分。在進一步的實現方式中，殼體是底架150的單獨部分。類似地，取決於實現方式，成像感測器325是或包括成像組件110的感測器。控制器107控制混淆器在混淆狀態和透射狀態之間的狀態。混淆狀態是混淆器將沿著光軸A到成像感測器325的大部分輻射混淆或遮蔽的光學狀態，而透射狀態是混淆器透射沿著光軸A到成像感測器323的大多數輻射的光學狀態。在成像感測器325是滾動快門感測器的實現方式中，混淆器可移動以在較小的子集中允許到成像感測器325的一些輻射——即，成像感測器325以滾動模式接收光。在進一步的實現方式中，成像感測器325可被設置及/或配置為在沒有混淆器303的情況下以滾動模式接收光。

成像感測器325安裝在成像電路板（諸如電路板327）上，該電路板可向成像感測器325提供功率、控制感測器325的操作、與成像感測器325進行資料的板上/板外通訊，以及其他操作和目的。在一些實現方式中，成像電路板327是電路板102的一部分或是電路板102。成像感測器325可以是CMOS裝置或能夠作為滾動快門感測器的功能的其他成像感測器。在一些實現方式中，成像感測器325是電路板102上的光學感測器及/或是成像系統110的一部分。成像感測器325可具有固定的曝光時間，或者可以調整曝光時間和滾動快門功能，以基於感興趣物件、感興趣物件的距離、感興趣的物件的照明等來改變曝光時間。例如，在一些實現方式中，成像感測器325的曝光時間和滾動快門功能可被調整為取決於目標的速度以不同的模式（例如，低速、高速和非常高速模式）操作。在特定優選實施例中，成像傳感器具有至多2.0微米的圖元尺寸。

透鏡308沿著光路A設置，以將滾動快門感測器系統300接收的圖像聚焦到成像感測器325處的成像平面上。視窗310沿著光軸A設置，以提供用於光輻射沿著光軸進入殼體305的透射表面。在一些實現方式中，視窗310是上面關於圖3討論的窗口266。視窗310用作孔徑，並且可用於防止雜散光和光學雜訊進入殼體305。此外，視窗可以是一種材料或具有塗層，以用作濾波器以減少雜訊或選擇在成像感測器325處成像的光的波長。視窗310、透鏡308和混淆器303中的每一者被設置為將感興趣物件302成像到成像感測器325上。

雖然未示出，但本領域一般技藝人士將認識到，可以沿著光軸實現附加的或更少的用於感興趣物件的成像的光學元件。例如，一或多個附加透鏡、波長濾波器、空間濾波器、偏振器、分束器、反射鏡、波片、孔徑或其他光學元件可用於感興趣物件302的成像。在配置中，感興趣物件302包括指示關於感興趣物件的資訊的一或多個標記，該標記是1D或2D條碼、QR碼、動態QR碼、UPC碼、序號、數碼元元元、圖形或另一標記中的一或多個。

混淆器303可以是沿著光學路徑A定位在殼體305內的透反（transflective）鏡。作為透反鏡，混淆器303可以在透射狀態和反射狀態之間切換，在透射狀態中大部分光被允許穿過透反鏡，並且在反射狀態中，大多數光被反射離開透反鏡。例如，混淆器303可回應於從控制器107接收的電控制信號來切換狀態。在透反鏡處於反射狀態的情況下，透反鏡反射成像感測器325的視場320中的輻射的至少第一部分。在透射狀態下，透反鏡允許視場320內的光輻射沿著光學路徑A穿過透反鏡355到達成像感測器325。可選地，透反鏡也可以切換到部分反射狀態，其中透反鏡既反射光的一部分，又透射光的一部分。此類示例在對感興趣物件302成像系統中可能是有用的，同時向條碼或感興趣物件提供目標輻射。例如，滾動快門感測器系統300可進一步包括目標輻射源313，該目標輻射源313向感興趣物件302提供輻射330，以在定位感興趣物件以進行掃瞄時或者在掌上型條碼讀取器的情況下定位滾動快門感測器系統300時供條碼讀取器的用戶參考。

儘管上文描述為透反裝置，但混淆器303不需要反射光輻射。在混淆狀態下，混淆器303可吸收輻射，或者以其他方式混淆光輻射以防止輻射到達成像感測器325，而混淆器303在透射狀態下將輻射傳遞到成像感測器325。在配置中，混淆器303可包括透反鏡、不同的透反元件、電致變色裝置、聚合物分散液晶膜或能夠在滾動快門感測器系統300操作的時間尺度上的狀態之間轉換的另一電可控快門元件（例如，外部快門）中的一者或多者。

此外，雖然圖7圖示具有使用示例滾動快門感測器的滾動快門感測器系統300的成像引擎100，但是成像引擎100及/或滾動快門感測器系統300可包括任何類似的此類感測器。例如，可以使用全域快門感測器，即其中陣列的所有圖元同時曝光而不是在不同時間曝光的圖元的單個子集的感測器。類似地，也可使用能夠以滾動快門或全域快門模式操作的透鏡或感測器系統。

接下來，圖8圖示雙照明模組180的光學元件400的實施例的光線軌跡的橫截面側視圖。光學元件400包括第一照明源402a和第二照明源402b。第一照明源402a沿著第一光軸A設置，以沿著第一光軸A提供第一照明404a。第二照明源402b沿著第二光軸B設置，被配置為沿著第二光學軸線B提供第二照明404b。在一些實現方式中，第一照明源402a和第二照明源402b可包括一或多個LED、鐳射二極體、雷射器、黑體輻射源或其他此類照明源。在實施例中，第一照明404a和第二照明404b可包括紅外輻射、近紅外輻射、可見光、光學輻射、紫外輻射或用於照明目標以成像目標的另一類型的輻射中的一或多個。

第一照明源402a和第二照明源402b可以是正方形光源，並且第一照明源402a和第二光源402b的中心點可設置在相距1毫米與5毫米之間、相距5毫米與10毫米之間、相距小於10毫米或相距大於1釐米。此外，第一照明源402a和第二照明源402b可以是1乘1平方毫米、2乘2平方毫米、5乘5平方毫米或大於5乘5平方毫米。在特定實現方式中，第一照明源402a和第二照明源402b是1乘1平方毫米的正方形白色LED燈。取決於實現方式，第一照明源402a和第二照明源402b可具有足夠的亮度，以允許在環境黑暗中以高達170英寸的距離讀取條碼，及/或在至少低水平的環境光（例如，5-10英尺燭光）中以更大的距離讀取條碼。類似地，取決於實現方式，第一照明源402a和第二照明源402b以矩形、錐形或任何其他合適的設計來輸出照明場425a和425b。

第一照明源402a和第二照明源402b還可以是圓形、矩形或其他幾何形狀。光學元件包括具有第一孔徑405a和第二孔徑405b的孔徑元件405。第一照明404a通過第一孔徑405a沿著第一光軸A傳播，並且第二照明404b通過第二孔徑405b沿著第二光軸B傳播。取決於實現方式，光軸A可能與圖7所提及的光軸A相同，也可能不同。第一孔徑405a和第二孔徑和405b可以是獨立的孔徑，或者它們可以是相同的較大孔徑元件的兩個孔徑，諸如單個材料中的兩個洞或開口，其中該兩個洞是獨立的並且在空間上間隔開一定距離。此外，第一孔徑405a和第二孔徑405b可以是透射第一照明404a和第二照明404b兩者的相同大孔徑。

準直器元件408沿著第一光軸A和第二光軸B設置，以準直第一照明404a和第二照明404b。準直器元件408具有第一準直器408a和第二準直器408b。第一準直器408a具有被配置為從第一孔徑405a接收第一照明404a的第一準直器進入表面410a，並且第二準直器408b具有被配置為從第二孔徑405b接收第二照明404b的第二準直儀進入表面410b。第一準直器進入表面410a和第二準直器進入表面410b可由分隔元件409間隔開，分隔元件409防止第一照明404a中的至少一些進入第二準直器408b，並且進一步防止第二照明404b中的至少一些進入第一準直器408a。分隔元件409可包括空氣、金屬、塑膠、玻璃或其他材料的楔形物或壁。第一準直器408a具有沿著第一光軸A設置的第一準直器出射表面412a，以向微透鏡陣列元件415提供經準直的第一照明404a。第二準直器408a具有沿著第二光軸B設置的第二準直器出射表面412b，以向微透鏡陣列元件415提供經準直的第二照明404b。

微透鏡陣列元件415分別沿著第一光軸A和第二光軸B設置，以從準直器元件408接收經準直的第一照明404a和第二照明404b。微透鏡陣列元件415具有第一微透鏡陣列415a和第二微透鏡陣列415b。第一微透鏡陣列415a具有沿著第一光軸A設置以接收第一照明404a的第一微透鏡進入表面418a。第一微透鏡陣列415a還具有第一微透鏡出射表面420a，以向目標提供如圖8中的實線所示的第一照明404a作為第一輸出照明場425a，以用於對目標進行成像。第二微透鏡陣列415b具有沿著第二光軸B設置以接收第二照明404b的第二微透鏡進入表面418b。第二微透鏡陣列415b還具有第二微透鏡出射表面420b，以向目標提供如圖8中的虛線所示的第二照明404b作為第二輸出照明場425b，以用於對目標進行成像。在一些實現方式中，第一輸出照明場425a和第二輸出照明場425中的每一者與照明模組180的操作模式相對應，如下面關於圖10所描述的。例如，第一輸出照明場425a可照明整個FOV的近FOV部分，而第二輸出照明場425b照明遠FOV部分。

第一微透鏡陣列415a和第二微透鏡陣列415b中的每一者可以各自獨立地擴展輸入輻射或拉伸輸入輻射場，以提供具有比輸入準直照明更寬的場角度的一或多個尺寸的輸出照明場。微透鏡陣列元件415可以是塑膠材料，諸如Zeonex、丙烯酸聚碳酸酯、K26R、E48R或其他此類材料。在一些實現方式中，微透鏡陣列元件415可以是玻璃材料或能夠透射光的其他光學材料。此外，第一照明源402a及/或第二照明源402b中的任一者到第一微透鏡出射表面420a及/或第二微透鏡出射表面420b中的任一者的第二表面之間的距離可以是5毫米、7毫米、10毫米、12毫米、小於15毫米、小於10毫米，或小於8毫米以為光學元件400提供緊湊的形狀因數。

圖9圖示數位變焦模組108的示例性示意方塊圖。如前述，取決於實現方式，數位元元元變焦模組108可在與控制器107分開的硬體中實現，或者可以是在控制器107上實現的軟體模組。數位變焦模組108接收由成像系統110拍攝的或以其他方式由控制器107接收的圖像450。圖像可具有100萬圖元、200萬圖元、400萬圖元、600萬圖元、800萬圖元的解析度，或者任何其他適合成像的解析度。在特定優選的實施例中，圖像具有至少300萬圖元的解析度。數位變焦模組108還接收目標距離460。取決於實現方式中，控制器107可使用上文概述的方法計算或以其他方式決定目標距離460，並且隨後使用數位變焦模組108分析目標距離460。在其他實現方式中，數位元元元變焦模組108可從控制器107或從數位元元元成像引擎100中的另一硬體接收目標距離460。取決於目標距離460，數位變焦模組以操作模式開始操作。在一些實現方式中，數位元元元變焦模組108可以多種操作模式操作，並且控制器107決定數位變焦模組108將以哪種操作模式進行操作。在進一步的實現方式中，數位元元元變焦模組108可以三種操作模式中的一種操作模式操作：圖元組合模式108a、裁剪模式108b和交錯模式108c。在圖元組合模式108a中，數位變焦模組108取單個圖元並將圖元組合成更大的圖元（即，超圖元）。在一些實現方式中，數位元元元變焦模組108可將圖元組合為大小為2×2圖元、3×3圖元或其他合適的超圖元尺寸的超圖元。在裁剪模式108b中，數位變焦模組108裁剪整個圖像的一部分，諸如四分之一、三分之一、一半或其他合適的裁剪尺寸。在交錯模式108c中，數位變焦模組108將圖元組合模式108a和裁剪模式108c的技術進行組合。取決於實現方式，數位元元元變焦模組108可基於輸入圖像450解析度和期望的輸出圖像解析度來決定適當的圖元組合、裁剪或交錯。輸出圖像解析度可以基於用於條碼解碼的適當解析度。這樣，輸出圖像解析度可以是0.25百萬圖元、0.5百萬圖元、1百萬圖元、2百萬圖元、3百萬圖元、4百萬圖元，或者用於條碼解碼的任何其他合適的圖像。在特定優選的實施例中，輸出圖像解析度在0.5百萬圖元和2百萬圖元之間。

接下來參考圖10，流程圖1000圖示用於通過控制器107控制物件成像和測距的方法，該控制器107控制自動聚焦模組220、瞄準模組170和照明模組180中的每一者。為了清楚起見，關於控制器107、自動聚焦模組220、瞄準模組170和照明模組180來討論圖10。然而，可使用任何類似合適的控制器、自動聚焦模組、瞄準模組和照明模組。

在框1002處，成像引擎設備100檢測FOV中的瞄準光圖案的存在。在一些實現方式中，成像引擎設備100通過控制器107與瞄準模組170之間的通訊來檢測存在。在進一步的實現方式中，控制器107從成像系統110接收存在的指示。取決於實現方式，成像引擎設備100檢測從成像引擎設備200發射並受瞄準模組170控制的瞄準光圖案（例如，瞄準點及/或光束的視覺指示）的存在。在檢測到瞄準光圖案的存在之後，流程進行到框1004。在框1004處，控制器107使用瞄準光圖案的位置來決定感興趣物件的視差目標距離。在一些實現方式中，控制器107基於FOV中的瞄準光圖案的尺寸來決定目標距離。在其他實現方式中，控制器107基於目標光圖案的亮度如何來決定目標距離。在又其他實現方式中，瞄準光圖案是目標上的複雜圖案，並且控制器107基於該圖案決定目標距離。例如，圖案可以是一系列垂直線，控制器107使用線之間的表觀距離來決定目標距離。

取決於實現方式，成像引擎設備100可包括或可通訊地耦合到螢幕，諸如行動設備螢幕、電腦螢幕或被包括作為成像引擎殼體的一部分的螢幕。在一些此類實現方式中，控制器107使得螢幕向使用者顯示所決定的目標距離。這樣，成像引擎設備100可用作測距儀。在一些實現方式中，當使用者啟用測距模式時，控制器107僅使得螢幕顯示所決定的目標距離。在進一步的實現方式中，除了使得螢幕顯示所決定的目標距離之外，或者代替使螢幕顯示所決定的目標位置，控制器107可使元件發射音訊提示。例如，成像引擎設備100可為使用者大聲讀出目標距離，或者可以發出不同的雜訊以指示不同的範圍（即，0-5英寸、5-20英寸、20-50英寸等）。

接下來，在框1006處，控制器107使得成像系統110的透鏡元件將可變焦光學元件聚焦在感興趣物件上。在成像系統110包括滾珠軸承電機透鏡的一些實現方式中，控制器107向滾珠軸承電機透鏡發送指示以基於目標距離聚焦在物件上。取決於實現方式，框1006可在框1004的一部分之前、之後或基本上同時發生。

在框1008處，控制器107使得成像引擎100的數位元元元變焦模組108及/或成像系統110基於目標距離選擇並以變焦操作模式操作。該選擇和操作可基於通過控制器107開始或改變變焦模式操作的決定結果。在一些實現方式中，由成像系統110拍攝的圖像具有大於條碼解碼的優選解析度的解析度。例如，由成像系統拍攝的圖像可具有400萬圖元的解析度，而條碼解碼的優選解析度是100萬圖元。變焦操作模式可以是多種不同變焦模式中的一種模式。在一些實現方式中，變焦操作模式至少包括近FOV模式、遠FOV模式和交錯模式。取決於實現方式，變焦操作模式可與數位元元元變焦的等級相對應。例如，當以近FOV模式操作時，成像系統110可以被完全縮小（即，無變焦），並且當以遠FOV模式操作時，可以被完全放大（即，變焦2-3倍）。

當以近FOV模式操作時，控制器107或成像引擎100可通過對成像系統110拍攝的圖像中的圖元進行圖元組合來操作。在一些實現方式中，成像引擎100執行2×2圖元組合，即，將2圖元乘以2圖元正方形中的圖元組合成單個超圖元。成像引擎100可執行3×3圖元組合、4×4圖元組合或任何其他合適的圖元組合。在其他實現方式中，成像引擎100執行與圖像讀取解析度與條碼解碼解析度之間的差異因數成比例的圖元組合（即，對於400萬圖元與100萬圖元的解析度差異，優選2×2圖元組合）。

當以遠FOV模式操作時，控制器107或成像引擎100可通過裁剪圖像的一部分來操作。在一些實現方式中，成像引擎100取決於物件的距離來裁剪圖像的較小部分，至多為圖像總面積的四分之一。在進一步的實現方式中，與以近FOV模式進行圖元組合類似，成像引擎100執行與圖像讀取解析度與條碼解碼解析度之間的差異因數成比例的裁剪（即，對於400萬圖元與100萬圖元的解析度差異，優選四分之一的最小裁剪尺寸）。

當以交錯模式操作時，控制器107或成像引擎100可通過交錯裁剪圖像的一部分並如前述進行圖元組合來操作。在一些實現方式中，取決於成像系統110拍攝的圖像的解析度和條碼解碼的優選解析度，成像引擎100可裁剪多達圖像的四分之一，並且可對圖元進行多達2×2的圖元組合處理。取決於實現方式，可交替地、同時地或一個接一個地執行裁剪和圖元組合。

控制器107基於感興趣物件的所決定的目標距離來決定成像引擎100將以何種操作模式操作。在一些實現方式中，控制器107在決定成像引擎100的變焦模組108及/或成像系統110將以哪種變焦操作模式操作時，將物件的所決定的目標距離與一或多個閾值進行比較。例如，當目標距離低於第一閾值時，控制器107可使得成像引擎100以近FOV模式操作，當目標距離高於第二閾值時，控制器107可使得成像引擎100以遠FOV模式操作，而當目標距在第一閾值與第二閾值之間時，控制器107可使得成像引擎100以交錯模式操作。在一些此類實現方式中，當目標距離小於或等於8英寸時，成像引擎以近FOV模式操作，當目標距離大於或等於40英寸時，成像引擎以遠FOV模式操作，而當目標距離在24英寸至40英寸之間（不包括24英寸和40英寸）時，成像引擎以交錯模式操作。

類似地，在框1010處，控制器107使得成像引擎100基於目標距離選擇並以照明操作模式操作。照明操作模式可以是多種不同照明模式中的一種模式。在一些實現方式中，照明操作模式至少包括降低的功率模式、近照明模式和遠照明模式。在一些此類實現方式中，照明模組180取決於照明操作模式在兩個照明場之間交替。例如，照明模組180可以在以降低的功率模式或近照明模式中的任一種操作時提供第一照明場，並且可以在以遠照明模式操作時提供第二照明場。類似地，當以近照明模式操作時，照明模組180可替代地提供第一照明場，而當以降低的功率模式或遠照明模式操作時，提供第二照明場。

控制器107基於感興趣物件的所決定的目標距離來決定成像引擎100將以何種操作模式操作。在一些實現方式中，控制器107在決定成像引擎100將以哪種照明操作模式操作時，將物件的所決定的目標距離與一或多個閾值進行比較。例如，當目標距離低於第一閾值時，控制器107可使得成像引擎100以降低的功率模式操作，當目標距離高於第二閾值時，控制器107可使得成像引擎100以遠照明模式操作，而當目標距離在第一閾值與第二閾值之間時，控制器107可使得成像引擎100以近照明模式操作。在一些此類實現方式中，當目標距離小於或等於24英寸時，成像引擎100以降低的功率模式操作，當目標距離大於或等於40英寸時，成像引擎100以遠照明模式操作，而當目標距離在24英寸至40英寸之間（不包括24英寸和40英寸）時，成像引擎100以近照明模式操作。

在一些實現方式中，控制器107可決定物件在兩個變焦及/或照明操作模式之間切換。在此類實現方式中，控制器107可相應地改變操作模式。在一些此類實現方式中，控制器107實現延遲時間段，而不是立即在照明模式之間切換。這樣，當控制器107決定成像引擎100應當改變照明操作模式（即，決定目標距離超過或低於閾值）時，控制器107在切換模式之前等待預定時間段。取決於實現方式，延遲時間段可以是0.1秒、0.5秒、1秒、5秒或任何其他類似合適的時間長度。在進一步的實現方式中，每當控制器107決定成像引擎100應當改變照明操作模式時，延遲時間段重置。例如，目標可以位元元於兩個模式之間的近似閾值距離處。操作成像引擎的使用者可以前後移動讀取器，使得控制器107在兩個操作模式定標中讀取目標距離，然後將其置於其中。在最終操作模式定標中的延遲時間段完全過去之後，控制器107改變照明操作模式。

儘管以一個順序描述了框1008和框1010，但是框1008與框1010中的每一者可以基本上同時發生或以它們之間的任何順序發生。類似地，在一些實現方式中，框1008和框1010可以基本上與框1006同時、在框1006之前或在框1006之後發生。

在決定了成像引擎設備100應該操作的一或多個操作模式之後，控制器107可使得成像引擎設備100的一或多個元件擷取包括FOV中的目標的圖像。例如，控制器107可使得瞄準模組170在使自動聚焦模組220聚焦在目標上之前將瞄準光圖案定向到目標上。然後，控制器107可在使得數位變焦模組108及/或成像系統110對目標進行變焦並擷取圖像之前使得照明模組180以照明模式操作。在目標是條碼、QR碼或其他類似經編碼的圖像的實現方式中，然後在成像引擎設備100擷取圖像及/或裁剪圖像的ROI之後，控制器107對目標進行解碼。

上文標識的成像引擎設備100可以在圖11和圖12的條碼讀取器中實現。圖11和圖12是光學成像讀取器500（也稱為條碼讀取器）及其部件的示例性實施例。然而，應當理解，上述標識的成像引擎並非只能在條碼讀取器500中實現，而是能夠在採用具有視場（FOV）的圖像元件的任何此類設備中實現。更具體地參考條碼讀取器，將進一步理解，儘管揭示條碼讀取器500的特定實施例，但本案適用於各種條碼讀取器，包括但不限於槍型掌上型讀取器、行動電腦型讀取器、演示文稿讀取器等。

現在參考附圖，圖11圖示具有殼體502的示例性條碼讀取器500，該殼體502具有手柄部分504（也稱為手柄504）和頭部部分506（也稱為掃瞄頭506）。取決於實現方式，殼體502包括底架150或就是底架150。頭部部分506包括視窗508，並且被配置為定位在手柄部分504的頂部上。在一些實現方式中，視窗508可以是以上關於圖3和圖7討論的視窗266及/或視窗310。。手柄部分504被配置為由讀取器使用者（未示出）抓握並且包括用於由用戶啟動的觸發器510。可選地包括在實施例中的是基座（未示出），也稱為基座部分，其可以與頭部506相對地附接到手柄部分504，並且被配置為站在表面上並以大致直立的位置支撐殼體502。當條碼讀取器500被放置在工作臺或其他工作站表面上時，該條碼讀取器500作為靜止工作站在免提模式下使用。當條碼讀取器500被從工作臺或基地台拾取且保持在操作者的手中時，該條碼讀取器12也可以在手持模式下使用。在免提模式下，產品可以被滑過、刷過或呈現給視窗508，以便讀取器發起條碼讀取操作。在手持模式下，條碼讀取器500可以朝向產品上的條碼移動，並且可以手動地按下觸發器510以發起對條碼的成像。

其他實現方式可以提供僅手持或僅免提配置。在圖11的實施例中，讀取器500在人體工學上被配置為針對使用者的手的槍形殼體502，不過如本領域一般技藝人士所理解的，可以使用其他配置。如圖所示，下手柄504沿著相對於掃瞄頭502內成像元件的FOV的中心FOV軸傾斜成角度的質心軸（centroidal axis）在主體502下方並朝後遠離主體502延伸。

對於讀取器實施例中的至少一些實施例，成像組件包括操作性地耦合到或安裝在如圖12所示的讀取器500中的印刷電路板（PCB）514上的光檢測感測器或成像器511。取決於實現方式，成像元件可以是成像系統110或可以包括成像系統110。類似地，PCB 514可以是掃瞄引擎設備100的PCB或電路板102。在實施例中，成像器511是固態裝置（例如，CCD或CMOS成像器），該固態裝置具有排列成單行的可定址圖像感測器或圖元的一維陣列、或排列成相互正交的行和列的可定址圖像感測器或圖元的二維陣列，並且可操作用於檢測由成像透鏡元件515在沿著成像軸517的視場上通過視窗508擷取的返回光。在一些實現方式中，成像透鏡元件515包括滾動快門感測器系統300的元件或整體。類似地，在一些實現方式中，成像器511是成像器325及/或成像系統110的成像器。返回光在視場上從目標513散射及/或反射。成像透鏡組件515可操作用於將返回光聚焦到圖像感測器的陣列上以使得能夠讀取目標513。特別地，照射在圖元上的光被感測，並且那些圖元的輸出產生與FOV內出現的環境（其可以包括目標513）相關聯的圖像資料。該圖像資料通常由控制器處理（通常通過發送到解碼器），該控制器標識並解碼圖像資料中擷取的可解碼標記。一旦解碼成功執行，讀取器就可以發出成功「讀取」目標513（例如條碼）的信號。目標513可以位於近距工作距離（WD1）和遠距工作距離（WD2）之間的工作距離範圍中的任何位置。在實施例中，WD1距離窗口508約半英寸，並且WD2距離窗口508約30英寸。

照明燈組件也可安裝在成像讀取器500中。照明燈元件包括照明光源，諸如至少一個發光二極體（LED）519和至少一個照明透鏡521，並且優選地為多個照明LED和照明透鏡，該照明光源被配置為在要通過圖像擷取進行讀取的目標513上和沿著該目標513產生照明光的基本均勻分佈的照明圖案。在優選的實施例中，照明燈元件是照明模組180，上文參考圖8中的照明模組180的光學元件400詳細描述。散射及/或反射的返回光的至少一部分來自於目標513上和沿著目標513的光的照明圖案。

瞄準光組件也可安裝在成像讀取器500中，並且優選地包括瞄準光源523（例如，一或多個瞄準LED或鐳射源）和瞄準透鏡525，該瞄準透鏡525用於在成像器511的FOV的方向上產生可見瞄準光束並將可見瞄準光束從讀取器500定向到目標513上。在優選的實施例中，瞄準光組件是如關於上述圖6描述的瞄準模組170。

此外，成像器511、照明源519和瞄準源523操作性地連接到用於控制這些部件的操作的控制器或經程式設計的微處理器107。記憶體529連接到控制器107並可由控制器107存取。優選地，微處理器107與用於處理來自被照明的目標513的所擷取的返回光以獲取與目標513相關的資料的微處理器相同。雖然未示出，但也有附加的光學元件，諸如準直器、透鏡、孔徑、隔室壁等。如關於圖1-圖9所討論的，設置在殼體的頭部部分506中。儘管圖12將成像器511、照明源519和瞄準源523示出為安裝在同一PCB 514上，但是應當理解，讀取器500的不同實施例可以將這些部件分別安裝在單獨的PCB上，或者以不同的組合安裝在單獨的PCB上。例如，在讀取器的實施例中，照明LED源被設置為離軸照明（即，具有不平行於中心FOV軸的中心照明軸）。

以上說明書參考附圖的潛在實施例。由附圖表示的示例的替代實現方式包括一或多個附加或替代要素、程序及/或設備。附加地或替代地，可以組合、劃分、重新佈置或省略圖中的示例框中的一或多個。由圖中的框表示的部件由硬體、軟體、韌體及/或硬體、軟體及/或韌體的任何排合來實現。在一些示例中，由框表示的部件中的至少一個由邏輯電路實現。如本文所使用的，術語「邏輯電路」明確地定義為包括至少一個硬體部件的實體設備，該至少一個硬體部件被配置（例如，經由根據預定配置的操作及/或經由儲存的機器可讀取指令的執行）為控制一或多個機器及/或執行一或多個機器的操作。邏輯電路的示例包括一或多個處理器、一或多個輔助處理器、一或多個微處理器、一或多個控制器、一或多個數位訊號處理器（DSP）、一或多個專用積體電路（ASIC）、一或多個現場可程式設計閘陣列（FPGA）、一或多個微控制器單元（MCU）、一或多個硬體加速器、一或多個專用電腦晶片、以及一或多個片上系統（SoC）設備。諸如ASIC或FPGA之類的一些示例邏輯電路是用於執行操作（例如，由本文所描述的流程圖表示的操作中的一或多個）的專門配置的硬體。一些示例邏輯電路是執行機器可讀取指令以執行操作（例如，由本案的流程圖表示的一或多個操作，如果存在）的硬體。一些示例邏輯電路包括專門配置的硬體和執行機器可讀取指令的硬體的組合。上述描述涉及本文所描述的各種操作以及可以附在本文中以說明那些操作的流程的流程圖。任何此類流程圖表示本文所揭示的示例方法。在一些示例中，由流程圖表示的方法實現由方塊圖表示的裝置。本文所揭示的示例方法的替代實現方式可以包括附加或替代操作。此外，可以組合、劃分、重新佈置或省略本文所揭示的方法的替代實現的操作。在一些示例中，由流程圖表示的本文所描述的操作由儲存在媒體（例如，有形機器可讀取媒體）上的機器可讀取指令（例如，軟體及/或韌體）實現，用於由一或多個邏輯電路（例如，（多個）處理器）執行。在一些示例中，本文所描述的操作由一或多個專門設計的邏輯電路（例如，（多個）ASIC）的一或多個配置實現。在一些示例中，本文所描述的操作由（多個）專門設計的邏輯電路和儲存在媒體（例如，有形機器可讀取媒體）上以由（多個）邏輯電路執行的機器可讀取指令的組合來實現。

如本文所使用的，術語「有形機器可讀取媒體」、「非瞬態機器可讀取媒體」和「機器可讀存放裝置」中的每一者被明決定義為儲存媒體（例如，硬碟、數位多功能光碟、光碟、快閃記憶體、唯讀記憶體、隨機存取記憶體等的碟片），在其上儲存機器可讀取指令（例如，以軟體及/或韌體的形式的程式碼）達任何合適的時間段（例如，永久地，在延長的時間段（例如，當與機器可讀取指令相關聯的程式正在執行時）及/或短時間段（例如，在機器可讀取指令被快取記憶體及/或在緩衝程序中）。進一步，如本文所使用的，術語「有形機器可讀取媒體」、「非瞬態機器可讀取媒體」和「機器可讀存放裝置」中的每一者被明確地定義為排除傳播信號。也就是說，如在本專利的任何請求項中所使用的，術語「有形機器可讀取媒體」、「非瞬態機器可讀取媒體」和「機器可讀存放裝置」中的任何一者都不能被理解為由傳播信號實現。

在上述說明書中，已經描述了具體實施例。然而，本領域一般技藝人士理解，可以做出各種修改和改變而不脫離如以下申請專利範圍所闡述的本發明的範圍。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而非限制性的意義，並且所有此類修改都旨在被包括在本教導的範圍內。附加地，所描述的實施例/示例/實現方式不應該被解釋為相互排斥的，而應被理解為潛在地可組合的，如果此類組合以任何方式是允許的。換句話說，前述實施例/示例/實現方式中的任一者中所揭示的任何特徵可以被包括在其他前述實施例/示例/實現方式中的任一者中。

這些益處、優勢、問題解決方案以及可能使任何益處、優勢或解決方案發生或變得更為突出的任何（多個）要素不被解釋成任何或所有請求項的關鍵的、必需的或必要的特徵或要素。本要求保護的發明僅由所附申請專利範圍限定，包括在本案處於待審狀態期間做出的任何修改以及授權公告的那些請求項的所有均等物。

此外，在該文件中，諸如第一和第二、頂部和底部等之類的關係術語可以單獨地用於區分一個實體或動作與另一實體或動作，而不一定要求或暗示此類實體或動作之間具有任何實際的此類關係或順序。術語「包括」、「包括有」、「具有」、「具備」、「包含」、「包含有」、「涵蓋」、「涵蓋有」或它們的任何其他變型旨在覆蓋非排他性包括，使得包括、具有、包含、涵蓋一要素列表的程序、方法、物品或裝置不僅包括那些要素還可包括未明確列出的或對此類程序、方法、物品或裝置固有的其他要素。以「包括一」、「具有一」、「包含一」、「涵蓋一」開頭的要素，在沒有更多約束條件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵蓋該要素的程序、方法、物品或裝置中有另外的相同要素存在。術語「一」和「一個」被定義為一或多個，除非本文中另有明確聲明。術語「基本」、「大致」、「近似」、「約」或這些術語的任何其他版本被定義為如本領域技藝人士理解的那樣接近，並且在一個非限制性實施例中，這些術語被定義為在10%以內，在另一實施例中在5%以內，在另一實施例中在1%以內，而在另一實施例中在0.5%以內。本文中使用的術語「耦合的」被定義為連接的，儘管不一定是直接連接的也不一定是機械連接的。以某種方式「配置」的設備或結構至少以該種方式進行配置，但也可以以未列出的方式進行配置。

本案的摘要被提供以允許讀者快速地決定本技術公開的性質。提交該摘要，並且理解該摘要將不用於解釋或限制申請專利範圍的範圍或含義。另外，在上述具體實施方式中，可以看出出於使本案整體化的目的，各種特徵在各種實施例中被編組到一起。這種公開方法不應被解釋為反映要求保護的實施例與各項請求項中明確記載的相比需要更多的特徵的意圖。相反，如以下請求項所反映，發明主題可能在於少於單個公開的實施例的全部特徵。因此，以下請求項由此被結合到具體實施方式中，其中各個請求項作為單獨要求保護的主題代表其自身。

100:成像引擎設備 102:電路板 103:部件安裝部分 104:板安裝區域 105:第一柔性尾部連接器 106:第二柔性尾部連接器 106a:安裝開口 106b:互連件 107:控制器 108:數位變焦模組 108a:圖元組合模式 108b:裁剪模式 108c:交錯模式 110:成像系統 112:後透鏡保持架 112a:下部 112b:上部 112c:側壁 113:切口 114:透鏡保持架安裝部分 116:上凸片 116a:面對表面 116b:彎曲上表面 116c:傾斜表面 116d:內側壁 117:空腔 120:下凸片 120a:面對表面 120b:上表面 122:柔性固定凸片 122a:接合表面 150:底架 151:主體 153:凹部 154:底架安裝部分 156:上鉤 160:下鉤 170:瞄準系統或瞄準模組 180:照明系統或照明模組 202:光束源元件 204:框架 206:安裝板 208:光束源 210:安裝表面 211:安裝板 212:底架 214:安裝表面 215:透明視窗 216:開口 218:光束軸 220:自動聚焦模組 221:下空腔 222:準直器元件 224:主體 224A:外表面 224B:內表面 225:底架安裝部分（表面） 227:UV固化黏合劑 226:透鏡組 227:UV固化黏合劑 228:傾斜軸 230:第一透鏡 232:第二透鏡 234:凹部 236:光學元件 236A:外表面 236B:內表面 238:黏合劑 240:光束形成孔徑 243:光學元件保持器 248:透明視窗 266:窗口 266a:外殼 266b:內殼 300:滾動快門感測器系統 302:感興趣物件 303:混淆元件或混淆器 305:殼體 308:透鏡 310:視窗 313:目標輻射源 320:視場 325:成像感測器 327:電路板 330:輻射 400:光學元件 402a:第一照明源 402b:第二照明源 404a:第一照明 404b:第二照明 405:孔徑元件 405a:第一孔徑 405b:第二孔徑 408:準直器元件 408a:第一準直器 408b:第二準直器 409:分隔元件 410a:第一準直器進入表面 410b:第二準直儀進入表面 412a:第一準直器出射表面 412b:第二準直器出射表面 415:微透鏡陣列元件 415a:第一微透鏡陣列 415b:第二微透鏡陣列 418a:第一微透鏡進入表面 418b:第二微透鏡進入表面 420a:第一微透鏡出射表面 420b:第二微透鏡出射表面 425a:第一輸出照明場 425b:第二輸出照明場 450:圖像 460:目標距離 500:光學成像讀取器 502:殼體 504:手柄部分 506:頭部部分 508:視窗 510:觸發器 511:成像器 513:目標 514:印刷電路板（PCB） 515:成像透鏡元件 517:成像軸 519:發光二極體（LED） 521:照明透鏡 523:瞄準光源 525:瞄準透鏡 529:記憶體 1000:流程圖 1002:框 1004:框 1006:框 1008:框 1010:框 α:傾斜角度 A:光軸 B:第二光學軸線 h:間隙高度 WD1:近距工作距離 WD2:遠距工作距離

附圖（其中貫穿不同的視圖，相同的元件符號表示相同的或功能類似的要素）連同下面的具體實施方式被併入說明書並形成說明書的一部分，並用於進一步說明包括所要求保護的發明的概念的實施例，以及解釋那些實施例的各種原理和優勢。

圖1圖示根據各種實施例的包含用於擷取物件的圖像的示例成像元件的示例掃瞄器的前正視圖；

圖2圖示根據各種實施例的圖1的示例成像元件的透視圖；

圖3圖示根據各種實施例的用於圖1和圖2的示例成像組件的示例透鏡保持架的透視圖；

圖4圖示根據各種實施例的包含圖2和圖3的示例成像組件的示例掃瞄器的透視圖；

圖5圖示根據各種實施例的圖1-圖4的示例掃瞄器的俯視平面圖；

圖6圖示根據各種實施例的併入圖1-圖5的成像元件中的示例瞄準模組的橫截面視圖；

圖7圖示根據各種實施例的實現為滾動快門透鏡掃瞄器並且併入圖1-圖5的掃瞄器中的示例成像系統的橫截面視圖；

圖8圖示根據各種實施例的併入圖1-圖5的掃瞄器中的示例照明模組的橫截面視圖；

圖9圖示根據各種實施例的併入圖1-圖5的成像元件中的示例數位變焦模組的方塊圖；

圖10是根據各種實施例的用於配置和控制圖1-圖5的掃瞄器的各種模組的方法的示例流程圖；

圖11圖示根據各種實施例的光學成像讀取器的前透視圖和後透視圖；及

圖12圖示根據各種實施例的圖1的讀取器的各種元件的示意方塊圖。

本領域技藝人士將理解，附圖中的要素出於簡化和清楚而示出，並且不一定按尺度繪製。例如，附圖中的要素中的一些要素的尺寸可相對於其它要素被誇大以幫助提升對本發明的實施例的理解。

已在附圖中通過一般符號在合適位置表示裝置和方法構成，所述表示僅示出與理解本發明的實施例有關的那些特定細節，以免因對得益於本文的描述的本領域一般技藝人士而言顯而易見的細節而混淆本案。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:成像引擎設備

102:電路板

105:第一柔性尾部連接器

106:第二柔性尾部連接器

110:成像系統

112a:下部

112b:上部

112c:側壁

113:切口

114:透鏡保持架安裝部分

116:上凸片

116a:面對表面

150:底架

151:主體

153:凹部

154:底架安裝部分

156:上鉤

160:下鉤

210:安裝表面

220:自動聚焦模組

Claims (37)

1. 一種使用具有成像元件的成像引擎以用於測距和用於檢測和成像物件的方法，所述成像元件具有視場（FOV），所述方法包括： 由微處理器檢測瞄準光圖案在所述FOV內的存在； 由所述微處理器並回應於所述檢測，基於所述瞄準光圖案在所述FOV中的位置來決定物件在所述FOV中的目標距離，所述目標距離是從所述成像引擎到所述物件的距離； 由所述微處理器使得可變焦光學元件基於所述目標距離聚焦在所述物件上； 回應於由所述微處理器做出第一決定結果，基於所述目標距離選擇多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式；及 回應於由所述微處理器做出第二決定結果，基於所述目標距離選擇多種照明模式中的一種照明模式。
2. 如請求項1之方法，其中所述多種變焦操作模式包括以下各項中的至少兩種：（i）圖像圖元組合模式，（ii）圖像裁剪模式和（iii）圖像交錯模式。
3. 如請求項2之方法，其中選擇所述多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式包括： 回應於決定所述目標距離小於較低閾值，選擇所述圖像圖元組合模式； 回應於決定所述目標距離大於較高閾值，選擇所述圖像裁剪模式；及 響應於決定所述目標距離在所述較低閾值與所述較高閾值之間，選擇所述圖像交錯模式。
4. 如請求項3之方法，其中所述較低閾值為至多12英寸，並且所述較高閾值為至少24英寸。
5. 如請求項1之方法，其中所述多種照明模式包括以下各項中的至少兩種：（i）功率節約模式，（ii）近照明模式和（iii）遠照明模式。
6. 如請求項5之方法，其中選擇所述多種照明模式中的一種照明模式包括： 回應於決定所述目標距離小於較低閾值，選擇所述功率節約模式； 回應於決定所述目標距離大於較高閾值，選擇所述遠照明模式；及 響應於決定所述目標距離在所述較低閾值與所述較高閾值之間，選擇所述近照明模式。
7. 如請求項6之方法，其中所述較低閾值為至多12英寸，所述較高閾值為至少24英寸。
8. 如請求項6之方法，其中所述微處理器在做出決定結果之後經過預定延遲時間段之後傳送信號以使得所述成像引擎改變為所述多種照明操作模式中的一種照明操作模式。
9. 如請求項8之方法，其中所述微處理器在所述預定延遲時間段期間改變為所述多種照明操作模式中的不同的一種照明操作模式，進一步包括： 在傳送所述信號之前，基於所述多種照明操作模式中的所述不同的一種照明操作模式來改變所述信號；及 回應於更新而重置所述預定延遲時間段。
10. 如請求項1之方法，其中所述可變焦光學元件是滾珠軸承電機透鏡。
11. 如請求項1之方法，其中所述物件是條碼，進一步包括： 裁剪包括所述條碼的感興趣區域（ROI）；及 解碼所述條碼。
12. 如請求項1之方法，進一步包括在與所述微處理器通訊地耦合的顯示器上向使用者顯示所述目標距離。
13. 一種用於測距和檢測物件的成像引擎，所述成像引擎具有成像元件，所述成像元件具有視場（FOV），並且所述成像引擎包括： 可變焦光學元件，所述可變焦光學元件沿著光軸設置以接收來自對象的光； 成像感測器，所述成像感測器沿著所述光軸設置以接收來自所述可變焦光學元件的光； 數位變焦模組，所述數位變焦模組被配置為修改從所述成像感測器接收的圖像； 瞄準模組，所述瞄準模組被配置為產生和引導瞄準光圖案； 照明模組，所述照明模組被配置為提供沿著第一照明軸的第一照明和沿著第二照明軸的第二照明，所述第二照明軸與所述第一照明軸不同軸；及 微處理器和儲存機器可讀取指令的電腦可讀取媒體，所述機器可讀取指令在被執行時使得所述成像引擎： 檢測所述瞄準光圖案在所述FOV內的存在； 回應於所述檢測，基於所述瞄準光圖案在所述FOV中的位置來決定所述物件在所述FOV中的目標距離，所述目標距離是從所述成像引擎到所述物件的距離； 回應於做出第一決定結果，基於所述目標距離選擇多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式；及 回應於做出第二決定結果，基於所述目標距離選擇多種照明操作模式中的一種照明操作模式； 其中所述可變焦光學元件、所述數位變焦模組、所述瞄準模組和所述照明模組通訊地耦合到所述微處理器。
14. 如請求項13之成像引擎，其中選擇所述多種變焦操作模式中的一種變焦操作模式包括： 回應於決定所述目標距離小於較低閾值，選擇圖像圖元組合模式； 回應於決定所述目標距離大於較高閾值，選擇圖像裁剪模式；及 響應於決定所述目標距離在所述較低閾值與所述較高閾值之間，選擇圖像交錯模式。
15. 如請求項14之成像引擎，其中所述數位變焦模組被配置為回應於選擇所述圖像圖元組合模式，使用以下各項中的至少一項對所述圖像的圖元進行圖元組合：2×2圖元組合，3×3圖元組合或4×4圖元組合。
16. 如請求項14之成像引擎，其中所述數位變焦模組被配置為回應於選擇所述圖像裁剪模式，裁剪所述圖像的大小為所述圖像的至少四分之一的一部分。
17. 如請求項13之成像引擎，其中所述數位變焦模組以至少3百萬圖元的解析度接收所述圖像，並以0.5至2百萬圖元的範圍內的解析度對所述圖像進行變焦。
18. 如請求項13之成像引擎，其中選擇所述多種照明模式中的一種照明模式包括： 回應於決定所述目標距離小於較低閾值，選擇降低的功率模式； 回應於決定所述目標距離大於較高閾值，選擇遠照明模式；及 響應於決定所述目標距離在所述較低閾值與所述較高閾值之間，選擇近照明模式。
19. 如請求項13之成像引擎，其中選擇所述變焦操作模式包括： 回應於決定所述目標距離小於第一較低閾值，選擇圖像圖元組合模式； 回應於決定所述目標距離大於第一較高閾值，選擇圖像裁剪模式；及 響應於決定所述目標距離在所述第一較低閾值與所述第一較高閾值之間，選擇圖像交錯模式；並且 其中選擇所述照明操作模式包括： 回應於決定所述目標距離小於第二較低閾值，選擇降低的功率模式； 回應於決定所述目標距離大於第二較高閾值，選擇遠照明模式；及 響應於決定所述目標距離在所述第二較低閾值與所述第二較高閾值之間，選擇近照明模式。
20. 如請求項19之成像引擎，其中所述第一較高閾值和所述第二較高閾值相等。
21. 如請求項20之成像引擎，其中所述第一較高閾值和所述第二較高閾值為至少40英寸，所述第一較低閾值為至多8英寸，並且所述第二較低閾值為至多24英寸。
22. 如請求項13之成像引擎，其中所述成像感測器是滾動快門感測器，所述滾動快門感測器被配置以至少（i）第一狀態和（ii）第二狀態操作，在所述第一狀態中所述滾動快門感測器的混淆器混淆沿著所述光軸傳播的大部分輻射，在所述第二狀態中所述滾動快門感測器的所述混淆器透射沿著所述光軸傳播的大部分輻射。
23. 如請求項22之成像引擎，其中所述滾動快門感測器通訊地耦合到所述微處理器，並且其中所述機器可讀取指令在被執行時進一步使得所述成像引擎使所述滾動快門感測器在所述第一狀態和所述第二狀態之間轉換。
24. 如請求項22之成像引擎，其中所述滾動快門傳感器具有至多2.0微米的圖元尺寸。
25. 如請求項13之成像引擎，其中所述照明模組包括至少： 第一照明源，所述第一照明源被配置為提供所述第一照明； 第二照明源，所述第二照明源被配置為提供所述第二照明； 準直器元件，所述準直器元件被配置為準直所述第一照明和所述第二照明；及 微透鏡陣列元件，所述微透鏡陣列元件被配置為從所述準直器元件接收所述第一照明和所述第二照明，並且進一步提供第一輸出照明場和第二輸出照明場。
26. 如請求項25之成像引擎，其中所述第一照明源包括第一白色LED，並且所述第二照明源包括第二白色LED。
27. 如請求項25之成像引擎，其中所述第一輸出照明場與所述圖像的第一修改相對應，並且所述第二輸出照明場與所述圖像的第二修改相對應。
28. 如請求項25之成像引擎，其中所述第一輸出照明場或所述第二照明場中的至少一者在沒有環境光的情況下延伸至少170英寸。
29. 如請求項13之成像引擎，其中所述瞄準模組包括至少： 光束源元件，所述光束源元件具有用於從出射表面產生所述瞄準光圖案的光束源，其中所述出射表面限定輸入光將沿其傳播的中心軸；及 準直器元件，所述準直器元件具有限定傾斜軸的透鏡組，其中所述傾斜軸具有相對於所述中心軸的傾斜角度，並且所述透鏡組被定位為將所述瞄準光圖案從所述中心軸線偏轉到所述傾斜軸上。
30. 如請求項13之成像引擎，其中所述瞄準模組以脈衝鐳射驅動模式產生並引導所述瞄準光圖案。
31. 如請求項13之成像引擎，其中所述瞄準光圖案具有至少505奈米和至多535奈米的波長。
32. 如請求項13之成像引擎，其中所述可變焦光學元件是滾珠軸承電機透鏡。
33. 如請求項32之成像引擎，其中所述滾珠軸承電機透鏡具有至少2.0毫米的光瞳直徑和從3英寸到無限遠的焦距範圍。
34. 如請求項13之成像引擎，其中所述物件是條碼，並且其中所述機器可讀取指令在被執行時進一步使得所述成像引擎解碼所述條碼。
35. 如請求項13之成像引擎，進一步包括通訊地耦合到所述微處理器的顯示器，其中所述機器可讀取指令在被執行時進一步使得所述成像引擎在所述顯示器上向使用者顯示所述距離。
36. 如請求項13之成像引擎，進一步包括底架，所述底架包括限定至少一個空腔的主體，其中所述可變焦光學元件、所述成像感測器、所述數位變焦模組、所述瞄準模組、所述照明模組以及所述微處理器和電腦可讀取媒體中的每一者都至少部分地設置在所述至少一個空腔內。
37. 如請求項13之成像引擎，其中所述成像感測器是單個成像感測器。

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